在1标准大气压下水的沸点是100℃.如果气压增大.沸点也会升高.已知水的沸点跟气压的关系如图a所示.技术员小明利用这一规律设计了如图b所示的锅炉温度控制装置．图中OC为一可绕O点旋转的横杆.在横杆上B点的下方连接着阀门S.阀门的底面积为3cm2.OB长度为20cm.横杆上A点处挂着重物G.OA的长度为60cm．对水加热时.随着水温升高.水面上方气体压强增大．当压强增� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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在1标准大气压下水的沸点是100℃，如果气压增大，沸点也会升高，已知水的沸点跟气压的关系如图a所示，技术员小明利用这一规律设计了如图b所示的锅炉温度控制装置．图中OC为一可绕O点旋转的横杆(质量不计)，在横杆上B点的下方连接着阀门S，阀门的底面积为3cm²，OB长度为20cm，横杆上A点处挂着重物G，OA的长度为60cm．对水加热时，随着水温升高，水面上方气体压强增大．当压强增大到一定值时，阀门S被顶开，使锅炉内气体压强减小，水开始沸腾．当重物G挂在不同位置时，锅炉内水面上方气体压强可达到的最大值不同，从而控制锅炉内水的最高温度．

(1)当锅炉内水的温度达到110℃沸腾时，锅炉内气体的压强是多少？

(2)当大气压强为1.0×10⁵Pa时，将G挂在A位置，锅炉内水沸腾时的温度为120℃，求此时阀门底部受到的气体压力和上部受到的大气压力的差值是多少？(计算时可认为阀门上、下底面积相等)

(3)当大气压强为1.0×10⁵Pa时，要使锅炉内水的温度达到115℃时沸腾，应将G挂在离O点多远处？

答案：
解析：

　　(1)由图像可知：锅炉内气压为1.4×10⁵Pa．

　　(2)当水温为120℃时，由图像可知，此时锅炉内气压为2.0×10⁵Pa

　　△F＝(p_内－p_大)S＝(2×10⁵Pa－1×10⁵Pa)×3×10^－4m²＝30N

　　(3)由图像可知，水温为115℃时，锅炉内气压为1.6×10⁵Pa．

　　△＝(_内－p_大)S＝(1.6×10⁵Pa－1.0×10⁵Pa)×3×10^－4m²＝18N

　　由杠杆平衡条件有

　　解得　＝36cm

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